1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

一、基坑工程：

1.1概述

基坑工程是地下基础施工中内容丰富而富于变化的领域，是一项风险工程，是一门古老而具有划时代特点的综合性的新型学科，它涉及到工程地质、土力学、基础工程、结构力学、原位测试技术、施工技术、土与结构相互作用以及环境岩土工程等多学科问题。基坑支护工程包含挡土、支护、降水、挖土等许多紧密联系的环节，如其中某一环节失效，将会导致整个工程的失败。

20 世纪 80 年代以来，尤其是近些年以来大量的工程实践表明，我国的高层建筑施工技术得到了很快的发展，已经达到了世界先进水平。目前由于深基坑的增多，支护技术发展很快，多采用钻孔灌注桩、地下连续墙、深层搅拌水泥土墙、加筋水泥土墙和土钉墙等，计算理论相比较于从前都有很大的改进。支撑方式有传统的钢（或者型钢）和混凝土支撑，亦有在坑外采用土锚拉固。内部支撑形式也有多种、有对撑、角撑，桁架式边撑等。在地下连续墙用于深基坑支护的方面，还推广了”两墙合一”和逆作法施工技术，能有效的降低支护结构的费用和缩短工期。

基坑支护的原则：安全可靠、经济合理、施工便利、工期保证。

基坑支护的依据：规范JG120-99《建筑基坑支护技术规程》；岩土工程规范；基坑支护工程勘察报告；基坑支护

结构设计资料；周边环境；基坑的深度。

随着国民经济的高速发展，我国城市化水平正在快速提高，标志着城市工程建设的飞速发展。但是，我国城市建设基本上沿用”摊大饼”的粗放发展模式，给国民经济带来不应有的损失。主要是:城市范围无限制地外延扩展，耕地损失严重。土地问题是我国可持续发展的关键，城市人口急剧增长与地域规模的限制已成为城市发展的突出矛盾，城市发展非走节约土地的集约化发展模式不可。

随着我国经济的发展，社会的进步，大城市的高层建筑越来越多，而同时为了节省土地，充分利用地下空间，地下建筑，还有隧道等工程的大幅度增加，与之相应的基坑开挖越来越深，深基坑工程也随之不断增加。

众所周知，地下岩土工程是一个具有悠久历史的领域。可以说自有人类以来就有岩土工程，特别是进入工业社会以后岩土工程处处存在，但是城市岩土工程，除了传统的地面房屋工程外，地下岩土工程却是随着现代城市的兴起而发展的。经过最近几十年的实践，无论从设计、施工、设备和工艺，还是理论、技术和经验，都已达到相当高的水平，特别是深埋地下岩石工程，更是达到了较成熟的程度。但是，城市地下岩土工程却具有与一般岩土工程不同的特点，主要是:多数埋深较浅。地面建筑、交通设施密集，地下管线多，开挖造成的影响大，地质条件复杂，多以土体为主，常有膨涨土、沙层、地下水，尤其是沿海沿江城市，淤土、软土的开挖难度更大。因此，城市地下岩土工程存在许多需要解决的特殊问题。主要是:

a.浅埋、超浅埋暗挖施工技术。城市地下工程的埋深，不仅直接影响工程造价，而且关系到工程使用方便与否，因此，城市地下工程一般埋深较浅。在浅埋、特别是超浅埋的条件下，地下工程需要穿越建筑物和线路、街道，地面保护成为施工技术中的首要问题。

b.复杂、恶劣环境下的开挖技术。诸如流砂层、膨胀土、高压缩性软土淤土、风化破碎岩石、高浓度瓦斯地层、大涌水、硫化氢、岩溶、高应力、地下管线、地面大车流量、大型载重车多、建筑物密集等等，都是地下岩土工程施工中的难题。

c.大断面隧道开挖、支护技术。主要是地铁车站及商场、仓库、厅、室等，其跨度尺寸达 10m以上。

d.开挖影响控制技术。随着工程埋深的减小，开挖对地面的影响越来越大，在超浅埋条件下，开挖影响的控制与开挖方式、施工工艺、支护方法等众多因素有关，是地下工程施工中最为复杂的问题。

1.2国内外基坑围护技术的研究现状

国外 20 世纪 30 年代，太沙基和皮克等最先从事基坑工程的研究，20 世纪 60 年代在奥斯陆等地的基坑开挖中开始实施施工监测，从 20 世纪 70 年代起，许多国家陆续制订了指导基坑开挖与支护设计和施工的法规。除了明挖法、暗挖法、盖挖法、盾构法、沉管法、冻结法及注浆法等开挖技术外又有了新进展。

我国城市地下工程建设起步较晚，20 世纪 80 年代前，国内为数不多的高层建筑的地下室多为一层，基坑深不过 4m，常采用放坡开挖就可以解决问题。20 世纪 80 年代初才开始出现大量的基坑工程。到20世纪80年代，随着高层建筑的大量兴建，开始出现两层地下室，开挖深度一般在8m左右，少数超过10m。进入20世纪90年代后，在我国改革开放和国民经济持续高速增长的形势下，全国工程建设亦突飞猛进，高层建筑迅猛发展，建筑高度越来越高，同时各地还兴建了许多大型地下市政设施、地下商场、地铁车站等，导致多层地下室逐渐增多，基坑开挖深度超过10m 的比比皆是，其埋置深度也就越来越深，对基坑工程的要求越来越高，随着人防、地铁、地下商场、仓库、影剧院等大量工程的建设，特别是近年来的工程实践，城市地下空间开挖技术得到了长足发展和提高。我国城市地下工程、隧道及井孔工程等先后采用了明挖法、暗挖法、盖挖法、盾构法、沉管法、冻结法及注浆法等，这些技术有的已达到国际先进水平。促进了建筑科学技术的进步和施工技术、施工机械和建筑材料的更新与发展。为了保证建筑物的稳定性，建筑基础都必须满足地下埋深嵌固的要求。随之出现的问题也越来越多，这给建筑施工、特别是城市中心区的建筑施工带来了很大的困难。

1．3 国外深基坑支护技术的新进展

国外许多国家陆续制订了指导基坑开挖与支护设计和施工的法规。除了明挖法、暗挖法、盖挖法、盾构法、沉管法、冻结法及注浆法等开挖技术外新进展有:

1.3.1 全过程机械化。从护坡、土方开挖、结构施工，包括暗挖法施工的拱架安装、喷射混凝土、泥浆配制和处理等工序的机械化，同时采用计算机技术进行监控，从而保证了施工安全、快速施工和优良的工程质量。

1.3.2 盾构法得到较大发展。近 30 年内英、美、法、日等国大量采用盾构施工技术，日本已生产盾构近万台，用于地铁、铁路、公路，水工及管网施工，已出现双联、三联、四联盾构，能完成三跨地铁车站，开挖宽度达17m。日本正设想设计直径 80m 的盾构，在地下建造人造太阳和住宅区。

1.3.3 微型盾构和非开挖技术已广泛应用。主要用于建造各种直径的雨、污水、自来水管道和电缆管道。微型盾构就是直径 2m以下的盾构。刀盘掘进，遥控和卫星定位控制方向和坡度，然后安装管片。非开挖技术就是采用微型钻机，通过切割轮成孔，退回钻杆后安装管线或电缆。

1.3.4 预砌块法施工技术。拱圈是在土方开挖后采用拼装机安装，管片上留有注浆孔，衬砌拼装完成后，由注浆孔向壁后注浆，堵塞空隙，增强围岩与衬砌的共同作用。法国用此法施工的最大单拱跨度达 24.48m。

1.3.5 预切槽法施工技术。意、法等国制造了一种地层预切槽机，采用链条沿拱圈将地层切割出一条宽 15cm，长 4~5m 的槽缝，然后向槽缝内喷射混凝土，并在其保护下开挖土方，做防水层及二次衬砌，形成隧道。

1.3.6 顶管大管棚法。修建地铁车站时，在顶管内灌混凝土，形成大管棚，再在其保护下进行暗挖施工。

1.3.7 微气压暗挖法。就是在具有 1 个大气压以下的压缩空气环境下，按照”新奥法”原理进行施工。优点是可以排出地下水，保证工作面干燥;由于气压存在，可减少地面沉降;还可降低衬砌成本。

1.3.8 数字化掘进，又称计算机化掘进，应用于硬岩工程的开挖。在数字化掘进时，钻杆的推进是程序化的，从一个洞到另一个洞也是自动的。掘进机手可以同时管理 3 套钻杆，其作用是监督钻杆的运动，必要时予以调整。孔位、孔深和掘进序列预先已在掘进机的计算机软件中安排，掘进方向由激光束控制，实现了孔的严格定位，从而可以实现掘进工艺的最优化以及曲线隧道的掘进。数字化掘进的优点是:控制隧道掘进的超挖;实现掘进方案的优化;消除了工作面上的人工测量。

1.4基坑围护基本内容：

基坑围护工程是指在基坑开挖时，为了保证坑壁不致坍塌，保护主体地下结构安全及周围环境不受损害所采取的工程措施的总称。它的主要设计内容有：

1.4.1 基坑主要支挡方法、技术类型

基坑工程中采用的围护墙、支撑（或土层锚杆）、围檩、防渗帷幕等结构体系总称为支护结构。

挡土系统：常用的有钢板桩、钢筋混凝土板桩、深层水泥搅拌桩、钻孔灌注桩、地下连续墙。其功能是形成支护排桩或支护挡土墙阻挡坑外土压力。

挡水系统：常用的有深层水泥搅拌桩、旋喷桩、压密注浆、地下连续墙、锁口钢板桩。其功能是阻挡抗外渗水。

支撑系统：常用的有钢管与型钢内支撑、钢筋混凝土内支撑、钢与钢筋混凝

土组合支撑。其功能是支承围护结构侧力与限制围护结构位移。基坑支护结构常见形式：

1）放坡开挖

为了防止土壁塌方，确保施工安全，当挖方超过一定深度或填方超过一定高度时，其边沿应放出的足够的边坡。这就是放坡。

适用条件：周围场地开阔，周围无重要建筑物，土体较稳定，基坑较浅。

优点：①造价较低；②回填土方较大。

缺点：①土体有较大位移；②淤泥、流砂及有大量渗水的地层，不宜采用。

2）放坡土钉墙支护

适用条件：以粘土及粉质粘土为主的土层、半土半岩地层；周边环境条件容许。

优点：①节省投资，至少节省一半；②可进行信息化设计与施工，施工速度快；③基坑作业空间开阔，无内支撑，主体结构施工快；④土钉支护可与预应力锚杆联合使用。

缺点：①变形大；②土钉和锚杆需占用基坑周围的地下空间；③淤泥、流砂及有大量渗水的地层，不宜采用；④土体有较大位移。

3)重力式挡墙

依靠石砌圬工或水泥混凝土的墙体自重来抵抗土体土侧压力的挡土墙称为重力式挡土墙。

适用条件：高度一般小于6m，地震烈度较低，地基条件良好，土体一般。

优点：①形式简单、施工方便快捷；②成本较低；

缺点：①由于重力式挡墙依靠自身重力来维持稳定平衡，因此墙身断面大，圬工数量也大；②在软弱地基上修建时受承载力的限制；③如果墙过高，材料耗费多，不经济。

4)复合土钉墙

复合土钉墙是将土钉墙与一种或几种单项支护技术或截水技术有机组合成的复合支护体系，它的构成要素主要有土钉、预应力锚杆、截水帷幕、微型桩、挂网喷射混凝土面层、原位土体等。

土钉有钻孔土钉和花管土钉两类。

适用条件： 地下水位低、自立性较好的土层。

优点：①适用范围广；②可作超前支护，并兼备支护、截水等性能；③成本低，工期短；④安全可靠。

5)排桩

排桩是以某种桩型按队列式布置组成的基坑支护结构。最常用的桩型是钢筋混凝土钻孔灌注桩和挖孔桩，此外还有工字钢桩或H型钢桩。

开挖深度小于6m的基坑，一般采用悬臂桩；开挖深度大于6m的基坑，一般采用支撑结构，支撑类型有钢管支撑和混凝土支撑。

按支撑数目又可分为单支撑和多支撑。单支撑是顶端支撑的围护结构，由于顶端有支撑而不致移动而形成一铰接的简支点，通常用图解分析法和等值梁法。多支撑层数及位置要根据土质、坑深、桩径、支撑结构的材料强度，以及施工要求等因素拟定。目前多采用等值梁法，支撑荷载的1/2分担法，逐层开挖支撑力不变法，有限元法等。

适用条件：基坑侧壁安全等级为一、二、三级的工程。

优点：①成本较低；②安全可靠。

缺点：①只能适用于基坑深度不大的基坑；②对于软土地区不大适用。

6)钢板桩

用于基坑支护的钢板桩主要有槽钢、工字钢、拉森钢板桩（U型钢）和H型钢板桩是基坑支护工程中比较常用的两种型钢。

优点：①承载力高；②施工速度、起效快；③钢板具有止水性，止水性能好；④经济性好，材料可回收使用。

缺点：钢板易变形。

7 )SMW工法桩

SMW工法亦称劲性水泥土搅拌桩法，即在水泥土桩内插入H 型钢等（多数为H 型钢，亦有插入拉森式钢板桩、钢管等），将承受荷载与防渗挡水结合起来，使之成为同时具有受力与抗渗两种功能的支护结构的围护墙。

适用条件：SMW工法适用于基坑深度不大于15m的软土地层。

优点：①对于靠近建筑物红线施工的深基坑工程具有相当优势，其中心线离建筑物的墙面80厘米即可施工；②仅在开槽时有少量土方外运；③构造简单，施工速度快，可大幅缩短工期；④围护结构与主体结构分离，主体结构侧墙可以施工外防水，结构整体性和防水性能均较好，可降低后期维护成本。

8)地下连续墙

地下连续墙施工采用液压抓斗（如MHL-60100AY型、MAL-80120AY型）和履带式起重机配套的挖槽机成槽，钢筋笼现场整体加工成形，采用150t 50t履带吊机吊装到位，最后进行水下混凝土灌注。

适用条件：各种软土地层，，以淤泥类软土、饱和砂层为主的地层及周围有重要建筑物的情况。

优点：①结构的整体刚度和防渗性（止水效果）好；②如支撑得当，且配合正确的施工方法和措施，连续墙可较好的控制软土地层的变形；③常作为主体结构的一部分来考虑；④采用机械化作业，施工条件好。

缺点：①仅作为临时挡土结构时成本较高；②在遇到岩层时成槽困难，施工慢，需先冲孔（槽壁孔＜5MPa岩石）；③泥浆易污染环境；④对施工机具要求高。

1.5支撑结构

在基坑工程中，支撑结构是承受围护墙所传递的土压力、水压力的结构体系。支撑结构体系包括围檩、支撑、立柱及其他附属构件。

挡土的应力传递路径是围护墙→围檩→支撑，在地质条件较好的有锚固力的地层中，基坑支撑采用锚杆和拉锚。支撑材料按种类可分为以下两类：

1)现浇钢筋混凝土支撑体系

截面形式：根据设计要求确定断面形状和尺寸。

布置形式：竖向布置有水平撑、斜撑；平面布置有对撑、边桁架、环梁结合边桁架等，形式灵活多样。

特点：混凝土结硬后刚度大、变形小，强度的安全可靠性强，施工方便，但支撑浇制和养护时间长，围护结构处于无支撑的暴露状态时间长，软土中被动区土体位移大，如对变形有较高要求时、需对被动区软土加固。施工工期长，拆除困难，爆破拆除对周围环境有影响。

2)钢结构支撑体系

截面形式：单钢管、双钢管、单工字钢、双工字钢、H型钢、槽钢及以上的组合。

布置形式：竖向布置有水平撑、斜撑；平面布置形式一般为对撑、井字撑、角撑，亦有与钢筋混凝土支撑结合使用，但要谨慎处理变形协调问题。

特点：安装、拆除施工方便，可周转使用，支撑中加预应力，可调整轴力而有效控制围护墙变形；施工工艺要求较高，如节点和支撑结构处理不当，施工支撑不及时不准确，会造成失稳。

1.6止排水

开挖前需把地下水位降低到边坡面和坑底以下，以防止边坡的塌陷和涌流，并保证施工过程中处于疏干和坚硬的工作条件下进行开挖。止排水的原则为”外排内堵”。

在基坑开挖前，预先埋入深于坑底的一系列井管，利用抽水设备连续抽水，在井管周围形成降水漏斗，使地下水位标高低于坑底标高的降水方法。

井点降水类型包括：一（多）级轻型井点、喷射井点、深井井点、电渗井点等,如表一所示。

表一

井点类型	土层渗透系数 （cm#183;s ）-1	降低水位深度（m）	适用土层种类
单级轻型井点	10-3~10-6	3~6	粉砂、砂质粉土、粘质粉土、含薄层粉砂层的粉质粘土
多级轻型井点	10-3~10-6	6~9（由井点级数确定）	粉砂、砂质粉土、粘质粉土、含薄层粉砂层的粉质粘土
喷射井点	10-3~10-6	8~20	粉砂。砂质粉土、粘质粉土、粉质粘土、含薄层粉砂层的淤泥质粉质粘土
电渗井点	≤10-6	根据阴极井点确定	淤泥质粉质粘土、淤泥质土
管井井点	≥10-4	3~5	各种砂土、砂质粉土
深井井点	≥10-4	≥5 或降低深部地层承压水头	各种砂土、砂质粉土

1.7土方开挖

土方开挖包括：无内支撑开挖、有水平内支撑分层开挖、中心岛开挖、（半）逆筑法开挖。其中，无内支撑开挖又包括：重力式挡土墙、悬臂式挡土墙、带土锚挡墙。

对于面积较大的一级基坑，土方开挖宜分区、分块对称开挖，井遵循”开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖”的挖土原则，尽量缩短基坑无支撑的暴露时间。对于一、二级基坑，每一工况下挖至设计标高后，钢支撑的安装周期不宜超过一昼夜，钢筋混凝土支撑的完成时间不宜超过两昼夜。

1.8基坑监测

指在基坑工程施工过程中，对基坑围护结构及其周围地层、附近建筑物、地下管线等的受力和变形进行的监测。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

2.1工程概况

拟建的江苏姜堰农村合作银行金融大厦工程，是一座以金融功能为主体，集金融服务、办公中心、会议中心、后勤服务中心为一体的综合性建筑。该工程位于姜堰经济开发区、姜堰市政府对面，场地东临上海路，南临姜堰大道。占地面积13492m2，总建筑面积29100m2，其中地上建筑面积25700m2，地下建筑面积3400m2。本工程由主楼（包括裙房）和北辅楼构成，其中主楼主体结构20层，结构高81.9米，设一层地下室，地下室在现地面挖深3.40米。主楼（包括裙房）连成一体，不设沉降缝；北辅楼地上主体结构3层，结构高15.6米。主楼（包括裙房）与北辅楼通过连廊相连通，连廊间设90mm宽抗震缝分开，形成独立结构抗震单元。主楼（包括裙房）采用钢筋混凝土框架-筒体结构体系，框架和剪力墙结构抗震等级均为二级；北辅楼采用钢筋混凝土框架结构体系，框架结构抗震等级为三级。紧靠裙房南侧为一层纯地下室，其上无建筑物，一层纯地下室在现地面挖深4.50米。各建筑物之间的关系及范围详见建筑物平面位置图。该工程由上海华东建筑发展设计有限公司设计。

拟建金融大厦工程重要性等级为二级，场地复杂程度与地基复杂程度等级均为二级。按《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)第3.1条规定，岩土工程勘察等级为乙级；按《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）表3.0.1规定，地基基础设计等级主楼为甲级、北辅楼为乙级；按《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）表3.1.2规定，建筑桩基设计等级主楼为甲级、北辅楼为乙类。按《建筑工程抗震设防分类标准》（GB50223-2008）规定，抗震设防类别为标准设防类（简称丙类）。

我公司受姜堰农村合作银行委托对拟建场地进行岩土工程详细勘察，于2009年3月12日至3月23日进行外业施工，2009年4月8日提交岩土工程详细勘察报告。

2.2工程、水文地质条件

2.2.1工程地质条件

据勘察揭示，拟建场地表层为人工填土，以下为一般沉积的粉砂、粉土和粉质粘土。在勘察深度范围内，拟建场地土层按其时代、成因、类型、物理力学性质指标的差异划分为可分为九大工程地质层，十三个亚层，现分述如下：

①杂填土(Q4ml)：灰色，松散~稍密，湿~饱和，不均质。由粉质粘土、粉土夹建筑垃圾等组成。局部地段为混凝土及老房屋基础。层厚0.80~2.00米，层顶标高5.15~6.08米。

②粉砂夹粉土（Q4al）：灰色，稍密~中密，饱和。粉土灰色，稍密~中密，很湿，呈中~薄层状，单层厚5~10cm。顶板埋深0.70~2.00米，层顶标高4.02~4.68米，层厚7.30~12.60米。

③粉土（Q4al）：灰色，稍密~中密，很湿。切面无光泽，韧性低，干强度低，摇振反应迅速。局部夹灰色流塑状淤泥质土~软塑状粉质粘土。顶板埋深8.20~13.50米，层顶标高-7.92~-3.04米，层厚2.80~9.90米。

④粉砂夹粉土（Q4al）：灰色，中密，饱和。粉土灰色，中密，很湿，呈薄层状，单层厚5~10cm。顶板埋深18.00~21.80米，层顶标高-16.58~-12.84米，层厚0.60~5.40米。

④-A粉质粘土（Q4al）：灰褐色，软塑。切面光滑，韧性高，干强度高，无摇振反应。零星分布。顶板埋深20.40~21.80米，层顶标高-16.46~14.99米，层厚0.90~3.10米。

⑤-1粉质粘土（Q3al）：黄褐色，可塑，局部硬塑，含有铁锰结核和铁锰氧化物。无摇振反应，切面光滑，韧性高，干强度高。顶板埋深22.50~24.50米，层顶标高-19.12~-16.49米，层厚2.00~4.20米。

⑤-2含砂姜粉质粘土（Q3al）：黄褐色，硬塑，含有铁锰结核和铁锰氧化物。切面稍光滑，韧性高，干强度高，无摇振反应。砂姜石成分为钙质结核，粒径1~5cm，含量5%左右。顶板埋深25.00~27.70米，层顶标高-22.48~-19.68米，层厚2.90~5.30米。

⑤-3粉质粘土（Q3al）：黄褐色，可塑~硬塑，含有铁锰结核和铁锰氧化物。切面光滑，韧性高，干强度高，无摇振反应。顶板埋深30.00~31.20米，层顶标高-25.48~-24.39米，层厚2.80~5.70米。

⑤-3A含砂姜粉质粘土（Q3al）：黄褐色，硬塑~坚硬，含有铁锰结核和铁锰氧化物。切面稍光滑，韧性高，干强度高，无摇振反应。砂姜石成分为钙质结核，粒径1~5cm，含量5%左右。顶板埋深32.80~33.80米，层顶标高-28.16~-27.55米，层厚1.40~4.20米。

⑥粉土（Q3al）：黄色，中密，局部稍密，很湿。切面无光泽，韧性低，干强度低，摇振反应迅速。顶板埋深33.10~37.00米，层顶标高-31.75~-27.78米，层厚0.40~5.70米。

⑦粉质粘土（Q3al）：黄褐色，可塑~硬塑。切面光滑，韧性高，干强度高，无摇振反应。顶板埋深38.50~41.50米，层顶标高-36.25~-33.30米，层厚3.10~5.30米。

⑧粉土（Q3al）：灰黄色，中密~密实，很湿。切面无光泽，韧性低，干强度低，摇振反应迅速。顶板埋深41.60~44.10米，层顶标高-38.78~-36.40米，层厚1.90~4.00米。

⑨-1粉质粘土（Q3al）：灰褐色，可~软塑。切面光滑，韧性高，干强度高，无摇振反应。顶板埋深45.60~46.60米，层顶标高-40.68~-40.40米，层厚3.60~3.80米。

⑨-2粉质粘土（Q3al）：灰褐色，硬塑。切面光滑，韧性高，干强度高，无摇振反应。顶板埋深49.20~50.40米，层顶标高-44.48~-44.00米，最大控制厚度6.00米，未钻穿。

1.2.2水文地质

场地地下水可分为二类：一类为孔隙潜水，赋存于①层杂填土、②层粉砂夹粉土、③层粉土和④层粉砂夹粉土中，为统一含水层。其中①层杂填土透水性好，富水性差；②层和④层粉砂夹粉土透水性好，富水性也好；③层粉土富水性及透水性一般。场地地下水随季节、府前河河水等变化而变化，其补给来源为河水、大气降水等，以蒸发和侧向排泄为主。勘察期间场地地下水中，孔隙潜水的初见水位埋深0.70~1.64米，经24小时后测得稳定水位埋深0.90~1.83m（标高为4.24m～4.26m）。根据区域水文地质资料，潜水位丰水期与枯水期水位年变化幅度1.00m左右。近3～5年最高地下水水位埋深为0.50m；建议设计基准期内最高水位埋深按场地整平后地面下0.50m进行设计。另一类地下水为弱承压水，主要赋存于⑥和⑧层粉土、粉砂、粉细砂中，该层为一般民用井的主要开采层，水量丰富，透水性强，勘察期间实测承压水位埋深3.50~3.90米，相当于绝对高程1.60米左右。水位变化主要受地下水侧向迳流补给影响。

2.3浅部土层渗透性

根据场地浅部土层室内渗透试验的成果，浅部为弱透水～透水层，场区内的各土层渗透性评价见表4.3。

地 基 土 渗 透 性 评 价 一 览 表 表4.3

层号	岩土名称	垂直渗透系数KV（cm/s）	水平渗透系数KH（cm/s）	渗透性 评 价
室内试验	建议值	室内试验	建议值
最小～最大	最小～最大
①	填土	0.23#215;10-3	（5.0#215;10-4~5.0#215;10-3）	弱透水～透水 （各向异性）
②	粉砂夹粉土	0.11#215;10-3～3.60#215;10-3	1.60#215;10-3	0.11#215;10-3～5.60#215;10-3	3.05#215;10-3	弱透水～透水
	1、各土层渗透系数建议值根据室内试验数据平均值提供；（）内为经验值。 2、K=1.16#215;10-6~1.16#215;10-5为微透水； K=1.16#215;10-5~1.16#215;10-3为弱透水； K=1.16#215;10-3~1.16#215;10-2为透水。

2.4主要解决的问题及研究方法

2.4.1支护方案的对比与优选

综合各支护方案的安全性、经济性和可行性，最终选择排桩这一支护方案。

对本场地而言，场地深部③-4d层性质较好，本工程拟采用③-4d为治理层的钻孔灌注桩方案。

2.4.2围护结构的荷载计算

在本次工程中采用朗肯土压力计算方法。常计算的内容有静止土压力，墙后主动土压力计算，墙前被动土压力计算。只有确定了土压力的计算，才能确定支撑杆件的截面配筋参数以及桩长、桩间排距等。

静止土压力：p₀=K₀(γz q)，E₀=0.5γH²k₀

朗肯主动土压力强度： P_a=（γz q）k_a-2c√k_a，

E_a=0.5γ(H-z₀)²k_a，

z₀₌2c/(γ√k_a)，

其中：k_a=tan²(45-φ/2)

朗肯被动土压力强度：P_p=(γz q)k_p 2c，

E_p=0.5γH² k_p 2cH

其中：k_p=tan²(45 φ/2)

水土合算：P_a=(γ_satz q)k_a-2ck_a

P_p=(γ_satz q)k_p 2ck_p

2.5桩的嵌固深度、桩身最大弯矩

2.5.1单支点支护结构

用等值梁法确定计算支点力的大小，然后根据倾覆稳定条件计算嵌固深度设计值。根据《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99 4.1 条计算。

首先，根据等值梁法计算弯矩为零点的位置，令坑底面以下支护结构设定弯矩零点位置至坑底距离为 h_c1，h_c1按下式确定： e_a1k = e _p1k

图 2-1 单支点支护结构支点力计算简图 图 2-2单支点支护结构嵌固深度计算简

根据静力平衡，支点力按下式确定：

T_c1=

式中：e_a1k#8212;#8212;水平荷载标准值；

e _p1k#8212;#8212;水平抗力标准值；

∑E_ac#8212;#8212;弯矩零点位置以上基坑外侧各土层水平荷载标准值的合力之和；

h_a1#8212;#8212;合力∑Eac 作用点至设定弯矩零点的距离；

∑E_pc#8212;#8212;弯矩零点位置以上基坑内侧各土层水平抗力标准值的合力之和；

h_p1#8212;#8212;合力∑Epc 作用点至设定弯矩零点的距离；

h_T1#8212;#8212;支点至基坑底面的距离；

h_c1#8212;#8212;基坑底面至设定弯矩零点位置的距离。

2.5.2多支点支护结构

根据抗倾覆稳定条件，并令抗倾覆稳定安全系数为 1.2，考虑基坑重要性系数γ_o，嵌固深度设计值 h_d 应满足下式：

h_p

根据静力平衡计算截面弯矩与剪力，图 2.1，设结构上某截面满足以下条件：

则该截面上的剪力即为最大剪力，其值为：

同样假设结构上某截面 hc1 满足以下条件：

则该截面上的弯矩即最大弯矩，其值为：

2.6基坑稳定性验算

2.6.1 抗隆起稳定性验算

随着深基坑逐步向下开挖，坑内外的压力差不断增大，就有可能发生基坑坑底隆起现象。特别在软粘土地基中开挖时很容易发生基坑底土向上隆起现象。由于坑外地基土体的压力差，使墙背土向基坑内推移，造成坑内土体向上隆起，坑外地面下沉的变形现象，运用地基极限承载力假定来验算。

太沙基公式:

式中：k_s #8212;抗隆起稳定安全系数；

q#8212;#8212;地面荷载；

H#8212;基坑开挖深度(m)；

D#8212;#8212;墙体入土深度(m)；

N_q、N_c#8212;#8212;地基土的承载力系数 。

2.6.2抗倾覆验算

基坑的抗倾覆稳定性，通过验算最下一道支撑以下的主、被动区的压力绕最下道支撑支点的转动力矩是否平衡，来判断是否发生倾覆。

抗倾覆稳定性安全系数：K_T=M_P/Ma gt;1.2

式中： K_T#8212;抗倾覆稳定性安全系数；

M_P#8212;基坑内侧被动土压力对A点（最下层支撑处）的力矩；

M_a#8212;基坑外侧主动土压力对A点的力矩。

2.7止水帷幕的桩型、桩长设计和抗渗验算

2.7.1止水帷幕桩型和桩长

止水帷幕的厚度应该满足基坑的防渗要求，且止水帷幕的渗透系数宜小于1.0#215;10-6cm/s。

落底式竖向止水帷幕应插入下卧不透水层，其插入深度可以按下式计算：

l=0.2h _w#8722;0.5b

式中：l#8212;#8212;帷幕插入不透水层的深度；

hw#8212;#8212;作用水头；

b#8212;#8212;帷幕宽度。

当止水帷幕未插入不透水层，其嵌固深度应满足抗渗透稳定条件，其嵌固深度可以按下式计算：

h _d≥1.2γ₀ (h#8722;h _wa )

式中：h_wa#8212;#8212;坑外地下水位；

h#8212;#8212;基坑深度。

则桩长 L 可以按下式计算：

L=l x 或者 L=h h_d

式中：x#8212;#8212;不透水层层顶深度。

2.7.2抗渗验算

当止水帷幕未插入不透水层时，还应进行抗渗验算，可以按基坑抗管涌验算进行。

2.8降水设计

2.8.1基坑涌水量计算

1、均质含水层潜水完整井

a.基坑远离边界时：

式中： H#8212;#8212;含水层厚度；

S#8212;#8212;水位降深；

R#8212;#8212;降水影响半径；

r₀#8212;#8212;基坑等效半径；

K#8212;#8212; 渗透系数。

b.岸边降水时：

c.当基坑位于两个地表水之间或位于补给区与排泄区之间时：

d.当基坑靠近隔水边界：

2、均质含水层潜水非完整井基坑涌水量计算

a.基坑远离边界时：

b.近河基坑降水，含水层厚度不大时：

c.近河基坑降水，含水层厚度很大时：

3、均质含水层承压水完整井涌水量

a.当基坑远离边界时

式中：M#8212;#8212;承压含水层厚度

b.当基坑位于河岸边时

c.当基坑位于两个地表水之间或位于补给区与排泄区之间时

4、均质含水层承压水非完整井基坑涌水量计算

a.均质含水层承压~潜水非完整井基坑涌水量计算：

2.8.2等效半径

1.矩形基坑等效半径

r₀=0.29(a b)

式中：a、b#8212;#8212;分别为基坑的长、短边。

2.不规则块状基坑等效半径

式中： A#8212;#8212;基坑面积。

2.8.3降水影响半径

潜水含水层：

承压含水层：

式中：R#8212;#8212;降水影响半径（m）；

S#8212;#8212;基坑水位降深（m）；

k#8212;#8212;渗透系数（m/d）；

H#8212;#8212;含水层厚度（m）。